فهرست مطالب

زیست فناوری گیاهان زراعی - پیاپی 20 (زمستان 1396)

مجله زیست فناوری گیاهان زراعی
پیاپی 20 (زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/12/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • علمی پژوهشی
  • هاجر نصراللهی، فرشید طلعت*، ایرج برنوسی، مهدی بدری انرجان صفحات 1-12
    هشت ژنوم دیپلوئید شامل ژنوم های A، B، C، D، E، F، G و K در جنس گوسیپیوم Gossypium شناسایی شده اند. ژنوم A فقط به دو گونه herbaceum و arboreum پنبه های دنیای قدیم محدود شده است و این ژنوم از G. herbaceumبه گونه های دیگر انتقال پیدا کرده است. به منظور توالی یابی ژنوم کلروپلاست G. herbaceum (A1) و مقایسه آن با دو گونه G. hirsutum (AD1) و G. barbadense (AD2) توالی های ژنوم سه گونه از سایت مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی برداشت شده است. موقعیت هر کدام از ژن ها، تعداد نوکلئوتید ها، نواحی بین ژنی و اینترون ها مشخص گردید. ژنوم کلروپلاست G. herbaceum دارای 160140 جفت باز بوده و ساختمان چهاربعدی حفاظت شده دارد. نواحی تک نسخه ای ژنوم کلروپلاست، توسط دو ناحیه تکرار معکوس از هم جدا شده که ناحیه تک نسخه ای بزرگ دارای 88709 جفت باز، ناحیه تک نسخه ای کوچک 20221 جفت باز بوده و هر ناحیه تکرار معکوس 25605 جفت باز دارد. ژنوم پلاستیدی 114 ژن تک نسخه ای و 19 ژن دو نسخه ای دارد که ژن های تک نسخه ای شامل 79 ژن رمزکننده پروتئین، 4 ژن rRNA ریبوزومی و 31 ژن tRNA است. نتایج نشان داد میان ژن های پلاستیدی فقط 18 ژن دارای 2-1 اینترون هستند که در مقایسه با ژنوم کلروپلاست دو گونه آلوتتراپلوئیدی ژن ycf15 تنها ژن دو نسخه ای موجود در G. herbaceum بود. در G. herbaceum و G. barbadense ژن rpl22 وجود داشت ولی ژن ycf15 در G. barbadense، ژن های rpl22 و ycf15 در G. hirsutum از دست رفته اند. با وجود میزان بالای حفاظت SSRها در ژنوم کلروپلاست این SSRها به دلیل بازده بالا در مقابل SSR ژنومی برای آنالیز تنوع ژنتیکی مفید هستند.
    کلیدواژگان: G، herbaceum، ژنوم کلروپلاست، توالی یابی
  • سحر فرجی*، سید حمیدرضا هاشمی پطرودی، حمید نجفی زرینی، غلامعلی رنجبر صفحات 13-27
    شوری، یکی از خطرناک ترین عوامل محیطی محدودکننده تولید در گیاهان زراعی است، به طوری که به واسطه متوقف کردن مکانیسم های مختلف گیاه، شرایط را برای حیات آن دشوار می سازد و در نهایت منجر به مرگ آن می شود. ژن ها به جهت ایجاد پاسخ های مقاومتی به تنش در مسیرهای مختلف فیزیولوژیکی دارای اهمیت فراوان می باشند. ژن رمزدهنده پروتئین های Chromodomain Helicase DNA (PICKLE، PKL) از این قبیل می باشد که بیان سایر ژن های عامل مقاومت را تنظیم می کند. مطالعه ژنتیکی رونوشت ها در هالوفیت Aeluropus littoralis، به عنوان یک منبع ژنتیکی بسیار با ارزش، زمینه ای را برای بهبود ژنتیکی گیاهان حساس به شوری فراهم می کند. از این رو در مطالعه حاضر، خصوصیات بیوشیمیایی، دومین های عملکردی، روابط فیلوژنتیکی، و نیز عناصر تنظیمی cis موجود در ناحیه پروموتر توالی کاندید با استفاده از روش های بیوانفورماتیکی بررسی شدند. نتایج نشان دادند که ژن مذکور احتمالا در مکانیسم های عامل مقاومت به شرایط محرک محیطی نقش مهمی را ایفا می نماید. برای بررسی بیشتر این موضوع، آزمون بیان ژن کاندید نیز، در پاسخ به شرایط نرمال، تنش شوری و ریکاوری به روش qReal-Time PCR انجام پذیرفت. نتایج حاصل از بررسی تعداد رونوشت های mRNA ژن مورد نظر، تحت شرایط تنش شوری و ریکاوری در بافت های مختلف گیاه A. littoralis، نیز تاییدکننده این مطلب بود. بنابراین انجام مطالعات بیشتر در زمینه ژن PKL در گیاهان می تواند اطلاعات ارزشمندی را جهت درک هرچه بیشتر مکانیسم های پاسخ به تنش فراهم آورد.
    کلیدواژگان: Aeluropus littoralis، ژن عامل مقاومت، PKL، تنش شوری، qReal-Time PCR
  • امید جزایری، طاهره سادات آقاجان زاده*، تئو الزنگا صفحات 29-40
    اهمیت تغذیه ای گلوکوزینولات ها در انسان ها، حیوانات و اثرات آنها در بهبود سرطان، بیماری های قلبی-عروقی، عصبی و نقش دفاعی آنها درگیاهان علیه آفت ها و پاتوژن ها موجب گردیده است تا مسیر بیوسنتز گلوکوزینولات ها گزینه مناسبی جهت مطالعات ژنتیکی قرار گیرند. در شرایط تنشی، بیوسنتز گلوکوزینولات ها به وسیله مجموعه ای از فاکتورهای رونویسی تحت کنترل مثبت یا منفی قرار می گیرند. شبه رسپتورهای کینازی در واقع پروتئین هایی هستند که به عنوان گیرنده های سطحی سلول، پیام های محیطی را دریافت می کنند. هدف از تحقیق حاضر مطالعه نقش تنظیمی ژن AT2G37050 در ارتباط با بیوسنتز گلیکوزینولاتها می باشد. به دنبال مطالعات پروتئومیک قبلی انجام شده بر روی گیاه آرابیدوپسیس تالیانای جهش یافته که ژن شبه رسپتور کینازی AT2G37050 آن از کار افتاده، مشخص گردید که 22 پروتئین در گیاه جهش یافته وجود دارند درحالی که در گیاه نوع وحشی (کنترل) حضور ندارند. مطالعات بیوانفورماتیکی حاضر، برگرفته از منابع مستخرج از الگوریتم GeneMANIA به کمک نرم افزار Cytoscape نشان داده است که بین سه پروتئین TSK-associating protein1 (TSA1)،AT3G47570 و AT1G08750 با پروتئین های درگیر در بیوسنتز گلوکوزینولات ها و همچنین تنظیم کننده های بیوسنتز گلوکوزینولات ها ارتباطات بیولوژیکی از نوع هم بیانی ژنی، برهم کنش پروتئین- پروتئین و قرار گیری در یک مکان مشترک درون سلولی (هم مکانی) وجود دارد. از طرفی دیگر، با توجه به اینکه گلوکوزینولات ها به عنوان ترکیبات ثانویه سولفوردار در آرابیدوپسیس تالیانا و گیاهان خانواده کلم شناخته شده اند، وجود ارتباط زیستی بین ژن TSA1 و AT3G47570 با ژن ها/ پروتئین های ناقل سولفور و مسیر احیای سولفور، بر نقش این دو ژن در ارتباط با بیوسنتز گلوکوزینولات ها قوت بیشتری بخشیده است.
    کلیدواژگان: بیوسنتز گلوکوزینولاتها، ژن TSA1، کلم
  • لیدا فریدونی، علی اشرف مهرابی*، هوشمند صفری صفحات 41-53
    هدف از تحقیق حاضر بررسی روابط بین ژنوم های D، S و U در سه گونه ی دیپلوئید از جنس گندم نیای وحشی (Aegilops) با ژنوم A در دو گونه ی دیپلوئید از جنس گندم (Triricum) با استفاده از 15 آغازگر ISSR می باشد. آغازگرهای ISSR توانستند 105 مکان را شناسایی کنند، که 6 مکان یک شکل و 99 مکان چندشکل بودند. میانگین تعداد مکان تولید شده 7 بود و متوسط تعداد مکان چند شکل 60/6 بود. آغازگرهای IS13، IS6 وUBC865 به عنوان آغازگرهای برتر در شناسایی تنوع ژنتیکی در بین جمعیت های مورد بررسی معرفی شدند. در بین گونه های هر دو جنس تنوع ژنتیکی بالایی بر اساس نشانگر مورد استفاده وجود داشت و سهم بالای واریانس بین گونه ای نسبت به واریانس درون گونه ای نشان داد که گونه ها بر اساس نشانگر مورد بررسی کاملا تفرق داشتند. نتایج ماتریس تشابه، تجزیه خوشه ایو تجزیه به مختصات اصلی نشان داد که دو جنس از هم تفکیک شده اند و در گونه های جنس گندم نیای وحشی گونه Ae. umbellulata (ژنوم U) بیشترین فاصله را با دیگر گونه ها داشت و دو گونه Ae. strangulate و Ae. tauschii (ژنوم D) کمترین فاصله را داشتند و در مرحله بعد با گونه Ae. speltoides (ژنوم S) هم گروه شدند. بنابراین ژنوم D فاصله کمتری با ژنوم S نشان داد و ژنوم U بیشترین فاصله را با دو ژنوم دیگر براساس نشانگر مورد بررسی داشت. ژنوم A متعلق به جنس گندم نیز بیشترین فاصله را با سه ژنوم جنس گندم نیای وحشی داشت. اما در بین ژنوم های متعلق به جنس گندم نیای وحشی، ژنوم U دارای فاصله کمتری با ژنوم A بود.
    کلیدواژگان: گندم نیای وحشی، نشانگر ISSR، فیلوژنتیک، روابط ژنومی
  • ژیلا محمدی، علیرضا مطلبی آذر، فریبرز زارع نهندی، علیرضا تاری نژاد، غلامرضا گوهری * صفحات 55-63
    این مطالعه با هدف بررسی نقش نیتریک اکسید بر میزان بیان ژن بتائین آلدئیددهیدروژناز و سنتز گلایسین بتائین در سیب زمینی رقم آگریا تحت تنش شوری در شرایط درون شیشه ای انجام شد. تیمار های آزمایش شامل چهار سطح سدیم نیترو پروساید به عنوان دهنده نیتریک اکسید (0، 3-10، 4-10 و 5-10 میلی مولار) و دو سطح سدیم کلرید (0 و 70 میلی مولار) بود. در این تحقیق از محیط کشت MS استفاده گردید و پس از اعمال تنش شوری از سدیم نیترو پروساید جهت تیمار ریزنمونه ها به منظور افزایش احتمالی بیان ژن بتائین آلدئید دهیدروژناز (ژن مسئول سنتز گلایسین بتائین) استفاده شد. چهار هفته بعد از اعمال تیمار، RNA کل از بافت های نمونه های تیمار شده استخراج شد و به منظور ارزیابی نسبی بیان ژن بتائین آلدئید دهیدروژناز از روش RT-PCR نیمه کمی استفاده گردید. بررسی بیان ژن بتائین آلدئید دهیدروژناز نشان داد که میزان بیان این ژن در گیاهچه های تحت تنش شوری افزایش داشته، در حالی که تیمار سدیم نیترو پروساید در شرایط تنش شوری میزان بیان آن را کاهش داد. همچنین میزان گلایسین بتائین در بافت های نمونه های گیاهی رشد یافته در شرایط معمولی با به کار بردن سدیم نیترو پروساید افزایش نشان داد، درحالی که سدیم نیتروپروساید تاثیر منفی روی محتوای گلایسین بتائین گیاهچه ها تحت شرایط تنش شوری داشته است.
    کلیدواژگان: تنش شوری، بیان ژن، بتائین آلدئید دهیدروژناز، سیب زمینی، سدیم نیتروپروساید
  • طیبه بساکی*، بابک پیکرستان، سید مجتبی خیام نکوبی صفحات 65-74
    این آزمایش به صورت کرت های خردشده در قالب بلوک های کامل تصادفی در چهار تکرار در سال 1394و 1395 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه پیام نور واحد میلاجرد اجرا شد. سطوح قطع آبیاری شامل S0: آبیاری کامل، S1: قطع آبیاری در مرحله 8 برگی، S2: قطع آبیاری در مرحله پرشدن دانه به عنوان کرت های اصلی و شش هیبرید مختلف ذرت شیرین شامل KSC.403، KSC.404، Chase، Obsession، Basin، Merit در کرت های فرعی قرار گرفتند. نتایج تاثیر متقابل تیمارها نشان داد بیشترین مقدار عملکرد دانه به تیمار آبیاری کامل در هیبرید Obsession با میانگین 8912 کیلوگرم در هکتار و کمترین عملکرد دانه به تیمار قطع آبیاری در مرحله 8 برگی در هیبرید Meritبا 7102 کیلوگرم در هکتار به دست آمد که اختلاف 48/25 درصدی داشتند. بیشترین کارآیی مصرف آب در شیوه قطع آبیاری در مرحله 8 برگی در هیبرید Obsession با میانگین 65/0 کیلوگرم در مترمکعب و کمترین در شیوه آبیاری کامل در هیبرید Merit با میانگین 19/0 کیلوگرم در مترمکعب به دست آمد که اختلاف 226 درصدی بین آن ها مشاهده شد. بیشترین مقدار پرولین برگ به تیمار قطع آبیاری در مرحله 8 برگی در هیبرید Merit با میانگین 12/33 میلی گرم بر گرم و کمترین به تیمار آبیاری کامل در هیبرید Obsession با 11/22 میلی گرم بر گرم تعلق گرفت که در سطح 1% اختلاف معنی دار داشتند. بر طبق نتایج تحقیق، در شرایط کم آبی منطقه، استفاده از الگوی قطع آبیاری در مرحله دانه بندی با کاهش 29 درصدی آب مصرفی و افت ناچیز 3 درصدی عملکرد دانه، در ارقام ذرت شیرین به خصوص در ارقام Basin و Obsession برای منطقه میلاجرد در استان مرکزی قابل توصیه است.
    کلیدواژگان: راندمان مصرف آب، پرولین، ذرت
|
  • Hajar Nasrollahi, Farshid Talat*, Iraj Bernousi, Mehdi Badri Anarjan Pages 1-12
    Diploid genome contains 8 genomes designated as A, B, C, D, E, F, G and K which have been identified in the genus Gossypium. The genome of A is limited only in two species as G. herbaceum and G.arboreum, and it is transferred from G. herbaceum to other species. The chloroplast genome (CP) of G. herbaceum has 160,140 bp lengths with protected quadripartite structure. Single copy regions of chloroplast genome are separated by two inverted repeat regions with a large copy region with 88,709 bp also the single copy region and each small inverted repeat regions have 20,221 and 25,605bp. The plastidic' s genome has 113 single copy genes and 19 duplicated copy genes. Single copy genes are encoding of 79 genes for protein production, four ribosomal RNA genes and 31 transfer RNA genes. Result showed that among all plastid genes only 18 genes appeared to have 1-2 intron/s and when compared with chloroplast genome of two allotetraploid species. Ycf15 gene as the only duplicated gene, rpl22 was in G. herbaceum and in the two species has studied G. herbaceum, G. barbadense. But ycf15 gene in G. barbadense and both ycf15 and rpl22 genes were lost in G. barbadense and G. hirsutum. Though the high level of SSR protection in the chloroplast genome. SSRs are useful for genetic variation analysis since they have high efficiency against genomic SSRs.
    Keywords: Gossypium herbaceum, Chloroplast Genome, Sequencing
  • Sahar Faraji *, Seyyed Hamidreza Hashemi, Hamid Najafi, Gholamali Ranjbar Pages 13-27
    Salinity is considered as a perilous environmental stress reducing crop yields, which makes the plant survive difficult via stopping the various mechanisms of it, eventually leading to death. Genes are the momentous factors in multiple physiological pathways regarding to their involvements in stress responses. The gene encoding for Chromodomain Helicase DNA protein (PICKLE, PKL) is one of them, which regulates the other stress-responsive genes transcriptions under unfavorable conditions. Transcripts assay in halophyte Aeluropus littoralis, as a valuable genetic resource, will provide the inspiring information for sensitive crops improvement. Therefore, biochemical properties, functional domains, phylogenetic analysis and promoter cis-elements were investigated in this study, suggesting that this gene may play the critical roles in dealing with stimulus circumstances. Expression profiling of AlPKL in coping with salinity and recovery situations in A. littoralis shoot and root tissues through the qReal-Time PCR technique was also revealed high transcript magnitudes of this gene. Hence, further studies on PKL genes in multiple plant species can provide precious information for better understanding of stress endurance mechanisms.
    Keywords: Aeluropus littoralis, stress-responsive genes, PKL, salinity, qReal-Time PCR
  • Omid Jazayeri, Tahereh A. Aghajanzadeh*, Theo Elzenga Pages 29-40
    Glucosinolates are a potential target for genetic manipulation in crop improvement programs, due to their diverse roles in animal nutrition, plant defense against pests and pathogens, beneficial treatment effects in cancer, cardiovascular and neurological diseases. To date, more than 30 genes which are involved in biosynthesis of glucosinolates have been identified in Arabidopsis thaliana. During biotic and abiotic stresses, glucosinolate biosynthesis is further controlled by a complex network of transcription factors. Receptor-like kinases (RLKs) are proteins which act as cell surface receptors perceiving developmental and environmental signals in plants. Following functional studies of a RLKs (AT2G37050) in Arabidopsis thaliana, our previous proteomic data showed that 22 proteins such as TSA1, AT3G47570 and AT1G08750 were appeared in knockout of AT2G37050 while these proteins were not detected in wild type plant (unpublished data). The analysis resulted from GeneMANIA algorithm revealed biological connections between these three genes and glucosinolate biosynthesis pathway genes as well as regulating genes of glucosinolate biosynthesis pathway. Since glucosinolates are considered as sulfur containing secondary compounds in Arabidopsis thaliana and Brassicaceae family, biological connections between TSA1 and AT3G47570 with sulfur transporter genes as well as sulfur assimilation pathway genes will support more the role of these two genes on regulation of glucosinolates biosynthesis pathway.
    Keywords: Brassica, Glucosinolate biosynthesis, TSA1 gene
  • Lida Feridooni, Ali Ashraf Mehrabi*, Houshmand Safari Pages 41-53
    The objective of this study was to investigate the relationships between D, S, and U genomes in three diploid species of Aegilops genus with genome A in two diploid species of Triticum genus, using 15 ISSR primers. The ISSR primers were able to identify 105 locations, that the number of 6 locations were monomorphic and 99 locations were polymorph. The mean number of generated location was 7.00 and the average number of polymorphic location was 6.60. The primers of IS13, IS6 and UBC865 were introduced as superior primers for determining of genetic variation in the studying populations. There was a high genetic diversity based on the used marker among the species of two genera and the high contribution of variance to interspecies than intraspecific showed that the species were completely differentiating according to the studied marker. The results of similarity matrix, cluster analysis and principal coordinate analysis were showed that the two species were separated from together and in the species of Aegilops genus, Ae. umbellulata (U genome) had the most distance with other species, Ae. strangulate and Ae. tauschii (D genome) had the lowest distance and falling in one group with Ae. speltoides (S genome) in the next stage. Therefore, the D genome showed a lower distance with the S genome and the U genome had the greatest distance with two other genomes based on studied markers. The A genome (Triticum genome) had the most distance with three Aegilops genome. But the U genome among genomes belonging to the Aegilops genus had a lower distance than A genome.
    Keywords: Aegilops, ISSR Marker, Phylogenetic, Genomic reletionship
  • Zhila Mohammadi, Alireza Motallebi-Azar, Fariborz Zaree-Nahandi, Alireza Tarinejad, Gholamreza Gohari * Pages 55-63
    The present study was aimed to investigate of nitric oxide effect on betaine aldehyde dehydrogenase gene expression and glycine betaine synthesis in Solanum tuberosum cv. Agria under salinity stress on in vitro condition. The experiment treatments included four level of sodium nitroprussideas a nitric oxide donor (0, 10-3, 10-4 and 10-5mM) and two level of sodium chloride (0 and 70 mM). In the present study, MS media culture was used and sodium nitroprusside was applied for increasing the betaine aldehyde dehydrogenase gene expression (the responsible gene of glycine betaine synthesis) under salinity stress. Four weeks after treatment, total RNA of treated explants was extracted and semi quantitative RT-PCR was used for the analysis of expression of betaine aldehyde dehydrogenase gene. The glycinbetaine content was measured with iodide potassium. The survey of betaine aldehyde dehydrogenase gene expression showed that the expression of this gene was increased under salinity stress however, the sodium nitroprusssid decreased its expression under salinity stress. Also sodium nitroprussid increased the glycine betaine content in grown plantlets which were grown under normal condition however under salinity stress this compound showed negative effect on glycinbetaine content.
    Keywords: salinity stress, glycinbetaine, betaine aldehyde dehydrogenase, gene expression, semi quantitative RT-PCR
  • Tayebeh Basaki *, Babak Peykarestan, Seyed Mojtaba Khayam-Nekouei Pages 65-74
    This experiment was conducted as split plots in randomized complete block design with four replications in 2014 and 2015 at Research Farm of Payam Noor University, Milajerd branch. Irrigation cuttings included S0: Complete irrigation, S1: Irrigation cut at 8-leaf stage, S2: Irrigation cut off at seed filling stage as main plots and six different hybrids of sweet corn including Merit, Basin, Obsession, Chase, KSC.404, KSC .403 in sub plots. The results of interaction of treatments showed that the highest grain yield was obtained from full irrigation treatment at Obsession with 8912 kg. ha-1 and the lowest grain yield was obtained from 8 liters of broth treatment in Merit with 7102 kg. ha-1 which The difference was 25.84%. The highest water use efficiency was obtained in irrigation cuttings at 8-leaf stage in Obsession hybrid with a mean of 0.65 kg. m-3 and the lowest in the total irrigation method in Merit with a mean of 0.19 kg. m-3, with a difference of 226%. The highest amount of proline observed in the irrigation cuttings at the 8th leaf stage in Merit hybrid with mean of 12.23 mg. g-1 and the lowest in full irrigiation hn Obsession hybrid with 22.11 mg. g-1, which had a significant difference at 1% level. According to the results of research, in irrigated cutting pattern, it is recommended to use cut off at seed filling stage with 14% reduction of water consumption in sweet maize varieties, especially in Basin and Obsession hybrids for Milajerd region in Markazi province.
    Keywords: Water use efficiency, Proline, zea